(57)【要約】【課題】エネルギー効率の高い産業用加熱システムを提供する。【解決手段】産業用加熱システムは、第１流体が流れるヒートポンプ装置(12)と、第１流体からの熱が第２流体に伝わる熱交換装置(14)と、第２流体からの熱が対象物に伝わる加熱室(16)と、を備える。ヒートポンプ装置(12)は、第１圧縮部(22A)及び第２圧縮部(22B)を含み、第１流体を圧縮する多段圧縮部(22)と、少なくとも一部が熱交換装置(14)に配置され、多段圧縮部(22)からの第１流体が流れる放熱部(23)と、放熱部(23)からの第１流体を膨張させる膨張部(24)と、第１吸熱部(21A)及び第２吸熱部(21B)を含み、膨張部(24)からの第１流体が外部の熱を吸収する吸熱部(21)と、第１再生器(28A)及び第２再生器(28B)を含み、多段圧縮部(22)で圧縮された第１流体の熱の一部を多段圧縮部(22)に向かう第１流体に伝える再生器(28)と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が流れるヒートポンプ装置と、
前記第１流体からの熱が第２流体に伝わる熱交換装置と、
前記第２流体からの熱が対象物に伝わる加熱室と、を備え、
前記ヒートポンプ装置は、
第１圧縮部及び第２圧縮部を含み、前記第１流体を圧縮する多段圧縮部と、
少なくとも一部が前記熱交換装置に配置され、前記多段圧縮部からの前記第１流体が流れる放熱部と、
前記放熱部からの前記第１流体を膨張させる膨張部と、
第１吸熱部及び第２吸熱部を含み、前記膨張部からの前記第１流体が外部の熱を吸収する吸熱部と、
第１再生器及び第２再生器を含み、前記多段圧縮部で圧縮された前記第１流体の熱の一部を前記多段圧縮部に向かう前記第１流体に伝える再生器と、
を備えることを特徴とする産業用加熱システム。
【請求項２】
前記ヒートポンプ装置は、前記第１吸熱部と前記多段圧縮部の段間とを流体的につなぐ経路をさらに備え、
前記第１吸熱部からの前記第１流体が前記多段圧縮部の段間に入る、ことを特徴とする請求項１に記載の産業用加熱システム。
【請求項３】
前記第１流体の流れに関して、前記第１吸熱部と前記第２吸熱部とは実質的に非直列関係にある、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の産業用加熱システム。
【請求項４】
前記第１吸熱部における蒸発温度は、前記第２吸熱部における蒸発温度よりも高い、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の産業用加熱システム。
【請求項５】
前記第１圧縮部及び前記第２圧縮部は、前記多段圧縮部においてそれぞれ前段及び後段であり、
前記ヒートポンプ装置は、
少なくとも前記第２圧縮部及び前記第１吸熱部を含み、前記第１圧縮部を含まない第１循環ルートと、
少なくとも前記第１圧縮部、前記第２圧縮部、及び前記第２吸熱部を含む第２循環ルートと、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の産業用加熱システム。
【請求項６】
前記放熱部は、前記第１流体の流れ方向において、前段である第１放熱部と、後段である第２放熱部と、前記第１放熱部と前記第２放熱部との間に配置される分岐部とを含み、
前記第１放熱部からの前記第１流体の一部が前記分岐部を介して前記第２放熱部に入り、残りが前記第２再生器に入る、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の産業用加熱システム。
【請求項７】
前記第２再生器で放熱した後の前記第１流体の温度が、前記第２放熱部で放熱した後の前記第１流体の温度と同程度である、ことを特徴とする請求項６に記載の産業用加熱システム。
【請求項８】
前記第２放熱部の出口の第１流体と、前記第２再生器の出口の第１流体とが実質的に合流し、その一部が前記第１再生器の加熱源となり、別の一部が前記第１吸熱部に流入する、ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の産業用加熱システム。
【請求項９】
前記加熱室からの排熱を有する排出流体が流れる経路をさらに備え、
前記加熱室からの前記排熱の一部が前記第１吸熱部に供給され、
前記加熱室からの前記排熱の残りの一部が前記第２吸熱部に供給される、ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の産業用加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用加熱システムとしては、ボイラで生成した蒸気の熱を対象物に伝える構成が一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ヒートポンプあるいは冷凍機の媒体の熱を対象物に伝える構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２４９４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、エネルギー効率の高い産業用加熱システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様に従えば、第１流体が流れるヒートポンプ装置と、前記第１流体からの熱が第２流体に伝わる熱交換装置と、前記第２流体からの熱が対象物に伝わる加熱室と、を備え、前記ヒートポンプ装置は、第１圧縮部及び第２圧縮部を含み、前記第１流体を圧縮する多段圧縮部と、少なくとも一部が前記熱交換装置に配置され、前記多段圧縮部からの前記第１流体が流れる放熱部と、前記放熱部からの前記第１流体を膨張させる膨張部と、第１吸熱部及び第２吸熱部を含み、前記膨張部からの前記第１流体が外部の熱を吸収する吸熱部と、第１再生器及び第２再生器を含み、前記多段圧縮部で圧縮された前記第１流体の熱の一部を前記多段圧縮部に向かう前記第１流体に伝える再生器と、を備える産業用加熱システムが提供される。
【０００６】
この加熱システムによれば、ヒートポンプからの熱を利用して加熱された第２流体によって対象物が加熱される。ヒートポンプの要素分割により、システム設計の柔軟性の向上並びにエネルギー効率の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態を示す概略図である。
【図２】ヒートポンプの構成を模式的に示す図である。
【図３】排出空気と作動流体との温度変化の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、加熱システムＳ１を示す概略図である。
【０００９】
図１に示すように、加熱システムＳ１は、作動流体（第１流体）が流れるヒートポンプ（ヒートポンプ回路）２０を有するヒートポンプ装置１２と、熱交換装置１４と、対象物が加熱される加熱室（加熱装置）１６と、制御装置７０とを備える。制御装置７０は、システム全体を統括的に制御する。加熱システムＳ１の構成は設計要求に応じて様々に変更可能である。
【００１０】
本実施形態において、ヒートポンプ装置１２の作動流体からの熱が空気を介して加熱室１６内の対象物に伝わる。すなわち、熱交換装置１４において、ヒートポンプ装置１２の作動流体からの熱が空気に伝わる。熱交換装置１４からの加熱された空気が加熱室１６に供給される。加熱室１６において、空気からの熱が対象物に伝わる。
【００１１】
本実施形態において、加熱室１６において、加熱された空気からの熱が直接的又は間接的に対象物に伝わる。例えば、加熱室１６において、加熱された空気が対象物に直接的に接することができる。あるいは、加熱室１６において、加熱された空気と対象物との間に別の物質が介在することができる。他の実施形態において、空気以外の流体を介して、ヒートポンプ装置１２の作動流体からの熱を対象物に伝えることができる。
【００１２】
本実施形態において、加熱対象物は産業部品や産業材料である。例えば、加熱室１６において、産業部品又は産業材料の少なくとも一部が乾燥処理される。あるいは、加熱室１６において、産業部品又は産業材料の少なくとも一部が熱処理される。なお、汚泥、紙、木材、樹脂、薬剤、薬品、砂、家庭ごみ、産業ごみ、工芸品、工芸材料、電気部品、電気機器、塗装物、産業用衣類、機械部品、機械製品、食料、食材、食料品など、様々な物体を加熱対象にできる。
【００１３】
ヒートポンプ装置１２において、ヒートポンプ２０は、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の各工程からなるサイクルにより、作動流体の状態変化を利用して複数の物体間で熱の授受を行う回路である。ヒートポンプサイクルは一般に、エネルギー効率が比較的高いという利点を有する。
【００１４】
本実施形態において、ヒートポンプ２０は、吸熱部２１、圧縮部２２、放熱部２３、及び膨張部２４を有し、これらは導管を介して接続されている。
【００１５】
吸熱部２１では、主経路２５内を流れる作動流体がサイクル外の熱源の熱を吸収する。本実施形態において、ヒートポンプ２０の吸熱部２１は、加熱室１６からの排出流体（排ガス、排出空気）の熱（排熱）を吸収（回収）することができる。
【００１６】
本実施形態において、加熱室１６は、加熱室１６からの排出空気が流れる排気管（排出経路）１６２を有する。本実施形態において、排気管１６２の一部が吸熱部２１の導管と熱的に接続される。排出空気の熱が比較的直接的に吸熱部２１を流れる作動流体に伝わる。この構成によれば、特に、加熱室１６からの排出空気が比較的乾燥している場合に、排熱（顕熱）を効率的に回収できる。排気管１６２は、必要に応じて、ポンプなどの流体駆動部、バルブなどの流量制御部（不図示）、フィルタなどの排出ガス処理装置を有することができる。代替的又は追加的に、ヒートポンプ２０の吸熱部２１が加熱室１６からの排出流体以外の熱源（例えば大気、冷熱供給装置）の熱を吸収する構成とすることもできる。
【００１７】
他の実施形態において、加熱室１６からの排出空気の熱を、別の媒体を介して、吸熱部２１を流れる作動流体に伝えることができる。例えば、加熱室１６からの排出空気の熱を受けた熱媒体が流れる導管を、吸熱部２１の導管と熱的に接続することができる。
【００１８】
本実施形態において、吸熱部２１は、互いに独立した第１吸熱部２１Ａと第２吸熱部２１Ｂとを有する。第１吸熱部２１Ａと第２吸熱部２１Ｂとは分かれている。本実施形態において、作動流体の流れに関して、第１吸熱部２１Ａと第２吸熱部２１Ｂとは実質的に非直列関係にある。すなわち、第１吸熱部２１Ａからの作動流体は、第２吸熱部２１Ｂに実質的に向かわない。第２吸熱部２１Ｂからの作動流体も、第１吸熱部２１Ａに実質的に向かわない。
【００１９】
本実施形態において、排出空気の流れに沿って、第１吸熱部２１Ａと第２吸熱部２１Ｂとは実質的に並んでいる。第１吸熱部２１Ａは、加熱室１６からの排熱の一部を吸収し、第２吸熱部２１Ｂは、排熱の残りの一部を吸収する。すなわち、加熱室１６の排気管１６２は、第１吸熱部２１Ａの導管に熱的に接続される第１部分１６４と、第２吸熱部２１Ｂの導管に熱的に接続される第２部分１６６とを有する。加熱室１６からの排出空気は、第２部分１６６に比べて、先に第１部分１６４を流れる。比較的高温の排出空気が流れる第１部分１６４からの熱が第１吸熱部２１Ａを流れる作動流体に伝わる。比較的低温の排出空気が流れる第２部分１６６からの熱が第２吸熱部２１Ｂを流れる作動流体に伝わる。
【００２０】
第１吸熱部２１Ａ及び第２吸熱部２１Ｂにおいて、熱を受けた作動流体が蒸発する。本実施形態において、第１吸熱部２１Ａにおける作動流体の蒸発温度は、第２吸熱部２１Ｂにおける作動流体の蒸発温度に比べて高い。排気管１６２の第１部分１６４と第１吸熱部２１Ａの導管とを含んで第１蒸発器２１１が構成される。排気管１６２の第２部分１６６と第２吸熱部２１Ｂの導管とを含んで第２蒸発器２１２が構成される。第１及び第２蒸発器２１１，２１２は、比較的高温の流体（排気管１６２内の作動流体）と比較的低温の流体（作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、第１及び第２蒸発器２１１，２１２は、比較的高温流体と比較的低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有してもよい。
【００２１】
本実施形態において、第１吸熱部２１Ａ及び第２吸熱部２１Ｂによる排熱の２段回収は、熱回収率の向上に有利である。追加的に、別の排熱回収部を設けてもよい。
【００２２】
圧縮部２２は、圧縮機等によって作動流体を圧縮する。この際、通常、作動流体の温度が上がる。本実施形態において、圧縮部２２は、多段圧縮構造を有する。圧縮の段数は、システムＳ１の仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、あるいは１０以上である。圧縮部２２は、軸流圧縮機、遠心圧縮機、レシプロ式圧縮機、ロータリー式圧縮機などの様々な圧縮機のうち、作動流体の圧縮に適するものが適用される。圧縮機には動力が供給される。多段圧縮構造を有する圧縮部２２において、多軸圧縮構造又は同軸圧縮構造が適用可能である。圧縮部２２の圧縮比（圧力比）は、システムＳ１の仕様に応じて設定される。
【００２３】
本実施形態において、圧縮部２２は、前段である第１圧縮部２２Ａと、後段である第２圧縮部２２Ｂとを含む２段圧縮構造を有する。ヒートポンプ２０に使用される作動流体として、フロン系媒体（ＨＦＣ  ２４５ｆａ、Ｒ１３４ａなど）、アンモニア、水、二酸化炭素、空気などの公知の様々な熱媒体がシステムＳ１の仕様及び熱バランスなどに応じて用いられる。本実施形態において、第１圧縮部２２Ａは、低圧の作動流体を中間圧に昇圧する。第２圧縮部２２Ｂは、第１圧縮部２２Ａからの作動流体を比較的高圧（超臨界圧領域を含む）に昇圧する。
【００２４】
本実施形態において、第１吸熱部２１Ａからの作動流体が圧縮部２２の段間に供給（注入）される。多段圧縮機において、効果的な中間冷却は、圧縮動力の低減に有利である。また、こうした段間注入は、一体車室タイプの多段圧縮機に対しても好ましく適用可能である。
【００２５】
放熱部２３は、圧縮部２２で圧縮された作動流体が流れる導管を有し、主経路２５内を流れる作動流体の熱をサイクル外の物体に与える。本実施形態において、放熱部２３は、第１放熱部２３Ａ及び第２放熱部２３Ｂを有する。作動流体の流れ方向に沿って、第１放熱部２３Ａ、及び第２放熱部２３Ｂがその順に並んでいる。放熱部の数は、システムＳ１の仕様に応じて設定され、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、あるいは１１以上である。第１放熱部２３Ａは、作動流体の流れ方向において、圧縮部２２の下流側の位置に配置され、第２放熱部２３Ｂは、第１放熱部２３Ａの下流側の位置に配置される。本実施形態において、各放熱部２３Ａ，２３Ｂは、熱交換装置１４に配置されている。
【００２６】
膨張部２４は、減圧弁またはタービン等によって作動流体を膨張させる。タービンを使用した場合には膨張部２４から動力を取り出すことができ、その動力を例えば圧縮部２２に供給してもよい。
【００２７】
本実施形態において、膨張部２４は、第１膨張部２４Ａと第２膨張部２４Ｂとを有する。第１膨張部２４Ａは、第１吸熱部２１Ａに向かう作動流体を膨張させる。第２膨張部２４Ｂは、第２吸熱部２１Ｂに向かう作動流体を膨張させる。
【００２８】
本実施形態において、ヒートポンプ２０はさらに、再生器２８を有する。再生器２８は、圧縮部２２で圧縮された作動流体の熱の一部を、圧縮部２２に向かう作動流体に伝える。圧縮部２２に対する作動流体の初期入力温度の上昇により、圧縮部２２の動力の低減が図られる。
【００２９】
本実施形態において、再生器２８は、第２吸熱部２１Ｂ（第２蒸発器２１２）から圧縮部２２に向かう作動流体を加熱する。再生器２８は、比較的低温域の熱交換に用いられる第１再生器２８Ａと、比較的高温域の熱交換に用いられる第２再生器２８Ｂとを有する。第１再生器２８Ａは、高温側導管３１０と低温側導管３１５とが熱的に接続された構成を有する。例えば、両導管が互いに接触あるいは隣接して配置される。同様に、第２再生器２８Ｂは、高温側導管３２０と低温側導管３２５が熱的に構成された構成を有する。第１及び第２再生器２８Ａ，２８Ｂは、低温の流体と高温の流体とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、第１及び第２再生器２８Ａ，２８Ｂは、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有することができる。
【００３０】
本実施形態において、第２再生器２８Ｂの高温側入口３２１は、第１放熱部２３Ａと第２放熱部２３Ｂとの間に設けられた分岐部２３２に流体的に接続されている。分岐部２３２は、第２放熱部２３Ｂ及び第２再生器２８Ｂに対する、実質的な、第１放熱部２３Ａからの作動流体の配分を決定する。
【００３１】
第２再生器２８Ｂの高温側出口３２２は、分岐部２３４に流体的に接続される。分岐部２３４は、第１吸熱部２１Ａ及び第２吸熱部２１Ｂに対する、実質的な、作動流体の配分を決定する。第１再生器２８Ａの高温側入口３１１は、分岐部２３４に流体的に接続される。第１再生器２８Ａの高温側出口３１２は、第２吸熱部２１Ｂの入口に流体的に接続される。第１再生器２８Ａの低温側入口３１６は、第２吸熱部２１Ｂの出口に流体的に接続される。第１再生器２８Ａの低温側出口３１７は、第２再生器２８Ｂの低温側入口３２６に流体的に接続される。第２再生器２８Ｂの低温側出口３２７は、第１圧縮部２２Ａの入口に流体的に接続される。
【００３２】
図１に示すように、熱交換装置１４は、比較的高温域用の第１熱交換部１４１と、比較的高温域用の第２熱交換部１４２とを有する２段加熱構造を有する。熱交換装置１４は、外部から取り入れた空気が、加熱室１６に向けて流れる空気供給路１４０と、ポンプやブロアなどの不図示の流体駆動部と、必要に応じてバルブなどの流量制御部（不図示）と、必要に応じてフィルタなどのガス処理装置とを有する。
【００３３】
第１熱交換部１４１は、空気供給路１４０の導管の一部（第１加熱部１４５）と、ヒートポンプ２０の主経路２５の導管の一部（第２放熱部２３Ｂ）とが熱的に接続された構造を有する。同様に、第２熱交換部１４２は、空気供給路１４０の導管の別の一部（第２加熱部１４６）と、ヒートポンプ２０の主経路２５の導管の別の一部（第１放熱部２３Ａ）とが熱的に接続された構造を有する。第１及び第２熱交換部１４１，１４２は、低温の流体（空気供給路１４０内の空気）と高温の流体（ヒートポンプ２０内の作動流体）とが対向して流れる向流型の熱交換方式を有することができる。あるいは、第１及び第２熱交換部１４１，１４２は、低温の流体と高温の流体とが並行して流れる並行流型の熱交換方式を有することができる。第１及び第２熱交換部１４１，１４２の熱交換構造として、公知の様々なものを採用することができる。例えば、両導管が互いに接触あるいは隣接して配置される。例えば、一方の導管を、他方の導管の周りや内部に配設することができる。
【００３４】
本実施形態において、空気供給路１４０を流れる空気は、第１放熱部２３Ａからの熱を受ける前に、第２放熱部２３Ｂからの熱を受ける。空気供給路１４０において、第２放熱部２３Ｂによる加熱によって空気が温度上昇し、第１放熱部２３Ａによる加熱によって空気がさらに温度上昇する。
【００３５】
本実施形態において、加熱室１６は、流体入口部６１、流体出口部６３、及び必要に応じて不図示の移送装置を有する。一例において、移送装置は、コンベア、搬送車、搬送ロボットなどの様々な形態を有することができる。移送装置によって、加熱対象物が加熱室１６内に投入されるとともに、加熱室１６から取り出される。代替的又は追加的に、加熱室１６は、加熱後の対象物の出力のために、ゲート式、旋回式などの形態を有する出力部を備えることができる。加熱した対象物の出力部は、必要に応じて加熱した対象物に化学処理などの所定の処理を行う機構を有することができる。
【００３６】
本実施形態において、必要に応じて、移送装置は、加熱室１６内で、加熱対象物を移動させることができる。加熱室１６は、必要に応じて、不図示の脱水装置をさらに有し、それによって対象物を脱水することができる。脱水の際、対象物に必要に応じて凝集剤を添加することができる。脱水は、遠心式、加圧式、圧搾式、振動式など、対象物に応じて様々な形態が適用可能である。脱水により、対象物の容量が減少する。また、加熱室１６は、必要に応じて、加熱室１６に入る前の対象物に熱を与える予熱室をさらに有することができる。
【００３７】
次に、加熱システムＳ１の加熱処理プロセスの一例について説明する。
【００３８】
図１に示すように、熱交換装置１４において、ヒートポンプ２０からの熱伝達によって空気が加熱される。より具体的には、第１加熱部１４５において、ヒートポンプ２０の第２放熱部２３Ｂから伝達される熱によって空気が加温される。また、第２加熱部１４６において、ヒートポンプ２０の第１放熱部２３Ａから伝達される熱によって空気がさらに加熱される。すなわち、熱交換装置１４において、空気が順次加熱される。そして、加熱室１６において、空気からの熱によって対象物が温度上昇する。加熱室１６からの空気（排ガスなど）は流体出口部６３及び排気管１６２を介して外部に排出される。一例において、熱交換装置１４における空気の出口温度は約１３０℃である。また、一例において、加熱室１６からの排気ガスの温度は約１００℃である。上記数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。加熱空気の供給温度は、約８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、又は１４０℃以上にできる。
【００３９】
ボイラのエネルギー効率が一般に約０．７〜０．８（７０〜８０％）であるのに対して、ヒートポンプのエネルギー効率としての成績係数（ＣＯＰ：coefficient of performance）は一般に２．５〜５．０である。なお、ヒートポンプの成績係数は、被加熱媒体の入出力温度差に応じて変化し、比較的高い入出力温度差においてその成績係数が低下する傾向がある。
【００４０】
本実施形態において、圧縮部２２が２段圧縮構造を有し、吸熱部２１及び再生器２８がそれぞれ２つに分かれていることから、システムＳ１における熱バランスの適切な調整が可能となり、エネルギー効率のさらなる向上が図られる。
【００４１】
図２は、ヒートポンプ２０の構成を模式的に示す図でる。
図２に示すように、本実施形態において、ヒートポンプ２０は、少なくとも第２圧縮部２２Ｂ及び第１吸熱部２１Ａを含み、第１圧縮部２２Ａを含まない第１循環ルートＣＬ１と、少なくとも第１圧縮部２２Ａ、第２圧縮部２２Ｂ、及び第２吸熱部２１Ｂを含む第２循環ルートＣＬ２とを含む２つの循環ルートを備える。
【００４２】
具体的には、第１循環ルートＣＬ１において、作動流体は、第１吸熱部２１Ａ、第２圧縮部２２Ｂ、第１放熱部２３Ａ、第２放熱部２３Ｂ、及び第１膨張部２４Ａの順に循環する。第２循環ルートＣＬ２において、作動流体は、第２吸熱部２１Ｂ、第１圧縮部２２Ａ、第２圧縮部２２Ｂ、第１放熱部２３Ａ、第２放熱部２３Ｂ、第２再生器２８Ｂ、第１再生器２８Ａ、及び第２膨張部２４Ｂの順に循環する。
【００４３】
本実施形態において、吸熱部２１、圧縮部２２、放熱部２３、膨張部２４、及び再生器２８がそれぞれ２つのパートからなり、熱バランスの最適化が図られている。２つの循環ルートＣＬ１，ＣＬ２を設けることで、システムＳ１の設計柔軟性が向上する。
【００４４】
本実施形態において、第２放熱部２３Ｂの出口の作動流体と、第２再生器２８Ｂの出口の作動流体とが実質的に合流し、その一部が第１再生器２８Ａの加熱源となり、別の一部が第１吸熱部２１Ａに流入する。第１循環ルートＣＬ１及び第２循環ルートＣＬ２を含む作動流体のルートにおいて、両循環ルートＣＬ１，ＣＬ２の合流地点が設けられていることにより、流量バランス設計の容易化が図られる。
【００４５】
ここで、第２再生器２８Ｂで放熱した後の作動流体の温度は、第２放熱部２３Ｂで放熱した後の作動流体の温度と同程度であるのが好ましい。この条件設定により、熱バランス設計の容易化及び配管設計の柔軟性の向上が図られる。
【００４６】
図３は、蒸発器２１２，２１３における加熱室１６からの排出空気（排ガス）と作動流体との温度変化の一例を模式的に示す図である。
図３に示すように、第１蒸発器２１１において、比較的高温域で、作動媒体と排ガスとの間で熱交換が行われる。また、第２蒸発器２１２において、比較的低温域で、作動媒体と排ガスとの間で熱交換が行われる。このように、２段式の排熱回収は、作動流体が相変化する場合にも、好ましく熱交換が行われる。
【００４７】
図２に戻り、上述したように、本実施形態において、加熱システムＳ１は、排熱の２段回収方式、及び供給空気の２段加熱方式を採用している。これらの方式は、２パート式のヒートポンプ２０と良好に組み合わされ、ＣＯＰの向上に寄与する。
【００４８】
本実施形態のシステムＳ１について、試算したＣＯＰが３．２８であった。この試算における、ヒートポンプ２０の各部分における作動流体の温度を図２に示す。なお、これらの数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。また、比較例として、吸熱部２１、膨張部２４、及び再生器２８が１つのパートである構成について試算したところ、ＣＯＰが２．９７であった。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。上記説明において使用した数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ１：加熱システム、ＣＬ１：第１循環ルート、ＣＬ２：第２循環ルート、１２：ヒートポンプ装置、１４：熱交換装置、１６：加熱室、２０：ヒートポンプ、２１：吸熱部、２１Ａ：第１吸熱部、２１Ｂ：第２吸熱部、２２：圧縮部、２２Ａ：第１圧縮部、２２Ｂ：第２圧縮部、２３：放熱部、２３Ａ：第１放熱部、２３Ｂ：第２放熱部、２４：膨張部、２４Ａ：第１膨張部、２４Ｂ：第２膨張部、２８：再生器、２８Ａ：第１再生器、２８Ｂ：第２再生器、７０：制御装置、１４０：空気供給路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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